Проблески огней городов видны из космоса каждую ночь, создавая завораживающие картины, которые уже давно стали символом человеческой цивилизации. Однако природа искусственного освещения в городах – его источники, масштаб и влияние на окружающую среду – остается недостаточно изученной. Хотя спутниковые данные дают представление о светимости территорий, они не раскрывают, что именно и в каких количествах освещает ночной город. Прорыв в этом направлении принес уникальный проект немецких и международных исследователей при поддержке сотен волонтеров – гражданских учёных, которые с помощью мобильного приложения Nachtlichter зафиксировали и классифицировали более 230 тысяч источников света на территории 22 квадратных километров, преимущественно в Германии. Эти результаты впервые позволяют не просто видеть ночные огни из космоса, но и понимать, что именно освещает улицы и здания, и в какой мере разные типы освещения влияют на ночную светимость городов.
Изначально многие полагали, что основным источником городского света является уличное освещение, так как именно оно контролируется муниципальными службами и хорошо учтено в официальных реестрах. Но детальный анализ показывает, что уличных фонарей на самом деле меньше, чем световых источников для рекламы, витрин магазинов или декоративного освещения зданий. В центральных районах немецких городов источники рекламы и эстетического освещения по количеству освещенных объектов превышают уличное освещение. В поздние ночные часы, хотя многие рекламные вывески и витрины закрываются, уличные фонари продолжают гореть, но все равно составляют лишь часть общего освещения. Кроме того, частное освещение, выходящее из окон домов, оказалось самым распространенным источником света на улицах – его количество значительно превосходит уличные лампы и даже вывески.
Данные, собранные в ходе проекта Nachtlichter, позволили пересчитать спутниковые значения светимости (радианс) в более понятный для человека показатель – количество световых источников на квадратный километр. Для Германии было сделано впечатляющее предположение: около 78 миллионов светильников остаются включенными в полночь, что сопоставимо с почти одним источником на каждого жителя страны. Этот масштаб освещения неизбежно оказывает влияние на энергоэффективность, экологию и здоровье людей и животных. Исследования показывают, что лишь примерно половина уличных фонарей в Германии оснащена стандартной защитой от светового загрязнения, то есть направлена вниз и препятствует световому выхолощению вверх. Остальные источники (особенно прожекторы и фасадное освещение) часто плохо экранированы, что увеличивает освещенность неба вокруг городов, создавая эффект светового загрязнения – яркий, размытый свет в ночном небе, мешающий наблюдениям за звездами и изменяющий природные ритмы животных.
Нужно отметить, что полученные данные демонстрируют, как ночное освещение меняется в течение вечера и ночи – некоторые источники света, например, домашние окна и коммерческие объекты, постепенно выключаются с наступлением поздних часов. Это поведение отражается на спутниковых данных, показывая заметное снижение ночной светимости после полуночи. Тем не менее, общее количество и разнообразие светильников все равно остаётся весьма высоким, требуя комплексного подхода к управлению освещением и снижению энергозатрат. Гражданская наука в данном проекте сыграла ключевую роль. Приложение Nachtlichter позволило собрать огромный массив данных, которые было бы невозможно получить традиционными способами без значительного финансирования и технических ресурсов.
Вовлечение добровольцев из разных городов и поселков помогло создать разнообразный и репрезентативный набор данных, учитывающий различия в типах застройки и уровнях урбанизации. Такая модель сотрудничества усиливает значение научных исследований для общества, ведь жители становятся активными участниками процесса, повышая собственную осведомленность и стимулируя интерес к экологичным практикам. Помимо научного вклада, результаты исследования важны для формирования эффективной политики в области общественного и коммерческого освещения. Сейчас основное внимание в регулировании уделяется уличным фонарям, но данные Nachtlichter подчёркивают важность обращения внимания на рекламное освещение, витрины и частные источники света. Например, во Франции уже введены нормы, регулирующие время работы рекламных вывесок и выключение внутреннего освещения в нерабочие часы.
Такие меры потенциально могут значительно снизить световое загрязнение без ущерба для бизнеса и безопасности населения. Экологические последствия чрезмерного ночного освещения и светового загрязнения очевидны и масштабны. Птицы, привлеченные ярким искусственным светом, часто гибнут, нарушены биоритмы многих животных и растений. Помимо биологических аспектов, интенсивное освещение сопровождается значительными энергетическими затратами и финансовыми потерями. В условиях глобальной борьбы с изменением климата и растущего внимания к устойчивому развитию необходимость оптимизации ночного освещения становится одной из актуальных задач.
Технические сложности в точной оценке вклада различных типов освещения в спутниковые данные остаются. Несмотря на попытки разработать модели, корректно связывающие данные о количестве светильников на земле с уровнем радианса, вызовы вызваны неоднородностью характеристик источников света, их расположением и архитектурными особенностями города. Тем не менее, продолжение исследований с использованием высокоточных космических наблюдений в сочетании с наземными инвентаризациями, такими как Nachtlichter, позволит лучше понять динамику городского освещения и его воздействие. Перспективы включают расширение проекта на другие страны, что потребует адаптации приложений и материалов для местных условий и языков. Совместные международные исследования помогут выявить причинно-следственные связи в различиях световых характеристик городов и обеспечат ценные данные для глобальных стратегий по снижению светового загрязнения.
Кроме того, повторные учёты на одних и тех же участках позволят отслеживать изменения в освещении и эффективность мер политики. Таким образом, проект Nachtlichter демонстрирует, как гражданская наука и современные технологии могут вместе раскрыть сложные вопросы современного урбанизма. Понимание реальной природы городских огней открывает путь к экологически разумному управлению ночным освещением, улучшению качества жизни в городах, сохранению природы и оптимизации энергопотребления. Вовлечение сообщества в такой процесс формирует новый уровень экологической культуры и ответственности, необходимый для устойчивого будущего городов и всей планеты.
